基于無線互聯技術的配電自動化應用及故障處理措施

洪波

摘要：文章主要研究無線互聯技術在配電自動化中的應用，并針對其出現的故障提出相應的處理措施。文章介紹了配電自動化有線通信的弊端；探討了無線互聯技術在配電自動化中的應用，包括遠程監控、無線遙控、故障預警等；針對無線通信出現中出現的故障，從故障原因和故障處理等方面進行了詳細闡述，可以為配電自動化故障處理及無線互聯技術應用提供一定參考。

關鍵詞：無線互聯；配電自動化；故障處理

中圖分類號：TN919.5? 文獻標志碼：A

0 引言

無線互聯技術是指利用無線通信技術實現數據傳輸和信息交換的技術。在配電自動化的發展中，無線互聯技術發揮著至關重要的作用?；诖耍芯空吆图夹g人員需要加強此類技術的應用研究，通過對基于無線互聯技術的配電自動化監控系統的合理設計來滿足其自動化運維管理需求，并以此為依據，對配電自動化中出現的故障進行科學處理。這種方式可以充分發揮配電自動化的優勢，以此來保障電力系統的運維效果。

1 配電自動化有線通信的弊端

隨著配電自動化的廣泛普及，配電網絡遍布全國各個村落街道，配電自動化有線通信已不能滿足配電自動化的發展需求。配電自動化有線通信在一定程度上存在的弊端日漸凸顯。有線通信需要鋪設電纜，工作量和成本都比較高，給后期運維工作帶來一定的困難。有線通信受到設備之間距離和布線路徑的限制、環境受限，移動性不好，通信覆蓋范圍有限。此外，有線通信的抗干擾性較差，傳輸帶寬和速度相對較低，安全性相對較弱。相比之下，無線互聯技術不受距離限制，能夠移動，覆蓋范圍更廣。

2 無線互聯技術在配電自動化中的應用

無線互聯技術在配電自動化中有著廣泛的應用，主要體現在遠程監控、無線遙控、故障預警以及設備間通信等方面。

2.1 遠程監控

利用無線互聯技術，實現對配電系統的遠程監控。通過在配電設備上安裝傳感器和數據采集裝置，將設備運行狀態、電壓、電流等信息實時傳輸到主站系統，以便對設備進行遠程監測和控制。同時，通過對歷史數據的分析，可以及時發現設備潛在的故障和隱患，提前采取措施進行維修和更換。

2.2 無線遙控

遙控是指通過遠程控制和監測，對設備或系統進行操作和管理的技術。它可以通過各種方式實現，如無線電、電話、網絡等。但無論使用哪種方式，遙控技術都需要一個在遙控器和被控對象之間的通信連接。無線互聯技術在遙控中的應用使得遙控不再受距離的限制，通過無線互聯技術，工作人員可以通過移動終端、計算機等設備對配電設備進行遠程控制，從而實現對配電設備的遠程控制。這不僅可以提高管理效率，還可以減少人力資源的浪費，提高了遙控的效率和便利性。

2.3 故障預警

利用無線互聯技術，實現故障預警和定位。當配電設備發生故障時，故障信息會通過無線通信網絡傳輸到主站系統，值班人員可以及時掌握故障情況，根據定位信息迅速派遣維修人員前往現場排除故障。同時，通過對故障信息的分析，可以發現設備故障的規律和特點，為設備的預防性維護提供依據，避免故障的擴大化。

2.4 設備間通信

在配電自動化領域，配電終端設備如FTU、DTU、TTU等之間的信息量比較小，但傳輸速率要求高。這些終端設備安裝位置分布于配電網絡的各種設備處，比較分散，有線網絡覆蓋比較困難。此時，通過采用無線互聯技術，如ZigBee數傳無線網絡技術，可以省去很多麻煩。通過ZigBee數傳無線網絡技術與其他通信方式結合，可以發揮其在通信容量、通信時延、通信可靠性、能量損耗上的優勢，實現配網設備間有效通信。

3 基于無線互聯技術的配電自動化監控系統設計

3.1 設計思路

在配電自動化中，基于無線互聯技術的監控系統設計需要以IEC61850互操作標準作為基礎，為配電系統中的各個設備間提供高效化的通信接口以及統一化的數據模型，以此來為SCADA系統與配電管理終端之間的數據交互提供足夠便利。IEC61850互操作標準中的主要參考標準，如表1所示。

具體設計中，設計者可對高速數據采集卡和邊緣計算技術加以合理應用，以此利用無線互聯技術為配電系統中的故障檢測、故障隔離以及故障修復等策略的實施提供數據支持，從而實現配電自動化系統故障的精準定位，并使其具備更強的自愈能力。

3.2 數據實時采集和處理

在基于無線互聯技術的監控系統中，數據實時采集和處理是無線互聯技術中的一項核心技術。合理應用此項技術可以有效保障整體配電自動化系統運維工作的高效性與準確性。具體設計中，設計者可通過高速數據采集卡來實時獲取電力系統中的電壓和電流等關鍵運行參數，并通過邊緣計算技術對其進行實時處理。在完成數據處理之后，該系統會將其立即下沉至數據源附近，以此來降低數據傳輸延遲時間，達到實時的故障檢測與需求響應效果［1］。在此過程中，該系統首先通過傳感器來采集電力系統數據，再對其進行A/D轉換。然后通過高速數據采集卡來讀取轉換后的數據，并將其實時傳輸給邊緣計算節點實施初步處理，之后再將其同步到中央數據中心。在此過程中，IEC61850標準下的GOOSE消息以及采樣值將會為數據的統一性及其互操作性提供良好保障，以此來滿足多個設備之間的數據高效通信需求。

3.3 AI健康監測與故障預測

在基于無線互聯技術的監控系統中，AI也是無線互聯技術中的一項核心技術。借助AI技術中的循環神經網絡或卷積神經網絡等深度學習模型，該系統可在海量歷史數據里提取并學習電網中一些較為復雜的行為模式。比如，在對電力系統設備的健康狀況進行評估時，該系統應用的評估公式如下：

H（t）=w1P（t）+w2T（t）+w3F（t）（1）

其中，H（t）為設備在t時刻的健康指數；P（t）為設備在t時刻的功率讀數；w1為功率權重系數；T（t）為設備在t時刻的溫度讀數；w2為溫度權重系數；F（t）為設備在t時刻的頻率讀數；w3為頻率權重系數。同時，該系統還可以按照傅里葉變換對采集到的參數進行轉換，使其轉變成頻域形式，以此來實現設備健康特征的高效提取。通過設備健康特征及其健康權重，該系統可按照以公式（2）對設備故障進行評分：

S=∑wiFi（2）

其中，S為故障評分；Fi為系統提取出的設備健康特征值；wi為設備健康權重系數。通過這樣的方式，該系統可對電力系統中的各個設備健康情況做出實時、準確的判斷，以便及時預測出相應的潛在故障，并為其故障處理提供有力支持。

3.4 可視化和用戶交互設計

在基于無線互聯技術的配電自動化系統中，可視化表示法主要為節點-邊的形式，并通過不同的顏色編碼代表不同的電壓級別，比如10 kV、35 kV、110 kV等，同時也可以表示出設備實際的健康情況。在SCADA數據流方面的可視化設計中，設計者可通過雷達順序圖、時間順序圖以及熱圖等來加以表達，其中的時間順序圖在電力系統設備長期運行趨勢及其周期變化的展示中非常適用。而在具體設計中，設計者通常需要借助各種計算公式來實現具體的可視化目標。

用戶交互也是無線互聯技術中最為關鍵的一個應用功能，其主要作用是在配電系統中，當設備發生故障時，用戶界面上立即有警告框彈出，第一時間通知用戶相應的設備故障情況［2］。具體應用時，用戶可通過縮放、拖動以及旋轉等各種手勢來瀏覽和操作圖形界面，并在側邊欄以及模態對話框中訪問詳細的故障設備信息，從而為其歷史數據的獲取與后續的系統設置提供科學參考。具體設計中，設計者可將IEC61850等標準作為基礎，為用戶提供符合其實際需求的定制功能設計，以此來有效確保該系統的控制能力及其互操作性。

4 配電自動化中無線通信故障處理措施

對于配電自動化監控系統的運行故障而言，配電通信故障是最為典型且嚴重的一種故障類型。在配電站終端通信過程中，如果通信模塊發生了故障，整個配電自動化系統都將會面臨不可逆的損失［3］。

4.1 故障原因分析

通常情況下，此類故障的主要原因有3種。一是數據傳輸單元（DTU）自身出現了故障，從而導致通信模塊中斷；二是通信轄區內的無線信號的傳輸受到干擾或阻礙，從而導致通信模塊中斷；三是數據在傳輸過程中出現錯誤、丟失或延遲，導致通信系統無法正常工作。

4.2 故障處理

針對此類故障，主要的處理措施包括以下幾方面。（1）工作人員需檢查DTU電源指示燈，如果指示燈是綠色，表明故障可能是DTU失電所致。基于此，工作人員應繼續對DTU空開位置進行檢查，如果位置正確，則需要對其共線端子的牢固性進行檢查，并通過萬用表測量其端子電極。若電極是48 V，則表明不存在失電故障。（2）如果系統中的DTU電源供電正常，工作人員需要首先檢查無線信號的傳輸是否受到干擾或阻礙。導致信號無法正常傳輸或傳輸質量下降的情況，包括檢查無線信號的強度和穩定性、無線信號是否受到干擾以及設備的配置和設置是否正確。（3）如果無線信號的傳輸受到干擾或阻礙，工作人員需要試調整設備的位置或更換無線信號源，或關閉干擾源、使用不同的信道，同時確保設備的網絡設置正確，包括SSID、密碼等。（4）如果無線傳輸信號正常，工作人員需要確認數據在傳輸過程中是否出現錯誤、丟失或延遲，導致通信系統無法正常工作的情況。這些故障可能是由于網絡擁堵、網絡設備故障、病毒攻擊等原因引起。（5）如果是數據傳輸故障，針對網絡擁堵問題，工作人員需要嘗試重新連接網絡、降低數據傳輸速率或增加網絡帶寬；針對網絡設備故障問題，工作人員需要嘗試升級設備硬件或更換網絡設備；針對病毒攻擊問題，需要安裝殺毒軟件和防火墻，防止病毒攻擊和非法入侵。（6）如果經上述檢查均無問題，則可能此類故障是由于IP地址錯誤所致。針對這一情況，工作人員可將正確的IP地址和波特率配置到配電通信主站，以此來保障通信IP連接效果，使電力信息可以在其中正常交換。

5 結語

本文研究了基于無線互聯技術的配電自動化應用及故障處理措施，通過對其應用情況和故障處理的探討，可以得出以下結論：無線互聯技術在配電自動化中具有廣闊的應用前景。無線互聯技術可以提高電力系統的穩定性和可靠性，降低運營成本，為智能電網的建設提供有力支持；同時，在應用過程中也需要針對可能出現的問題采取相應的處理措施，以確保系統的正常運行。未來隨著物聯網、云計算、大數據等技術的不斷發展，無線互聯技術在配電自動化中的應用將更加廣泛。

參考文獻

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（編輯 李春燕編輯）

Application of distribution automation based on wireless Internet technology and

measures for fault handling

Hong? Bo

（Miyi County Power Supply Branch of State Grid Sichuan Electric Power Company， Panzhihua 617200， China）

Abstract：? This article mainly studies the application of wireless interconnection technology in power distribution automation， and proposes corresponding measures for handling the failures that occur. Firstly， it introduces the drawbacks of wired communication in power distribution automation. Secondly， it discusses the application of wireless interconnection technology in power distribution automation， including remote monitoring， wireless remote control， and fault warning. Finally， it elaborates on the causes and handling of the failures that occur in wireless communication in these applications. It is hoped that this analysis can provide some reference for power distribution automation fault handling and wireless interconnection technology application.

Key words： wireless interconnection; power distribution automation; fault handling